сти, которые необходимо учитывать при очистке моносилана методом низкотемпературной ректификации.

Рациональная схема установки для очистки моносилана ректификацией определяется характером примесей. Как правило, для очистки необходимо использовать две колонны или колонну с кубом в середине, что позволяет проводить очистку от различных примесей (рис. 91). Колонна очистки от вышекипящих примесей выполнена из нержавеющей стали Х18Н10Т и теплоизолирована пенопластом марки ПС-4. Температурный режим колонны, перепады давления и расходы поддерживаются автоматически. Установка включает дефлегматор, куб-накопитель, клапан регулирования орошения, колонну и куб полного испарения (КПИ) с электроподогревателем. КПИ соединен с колонной патрубками для подачи жидкости и выхода паров в ректификационную колонну. Патрубок заканчивается обратным клапаном, препятствующим попаданию паров из КПИ в ректификационную колонну по патрубку подачи жидкости.

Жидкий силан поступает из ректификационной колонны через первый патрубок и обратный клапан в КПИ и, испаряясь, направляется в виде паров через второй патрубок в колонну. КПИ обогревается электронагревателем с блоком питания, а температура образующихся в нем паров моносилана поддерживается автоматически в пределах 173- 353 К с помощью регулятора, сигнал на который подается с термопары.

Отбор примесей осуществляется из нижней части сепаратора КПИ через расходомер под вытяжной зонт на сжигание. После отделения примесей в сепараторе газообразный силан охлаждается в теплообменнике и затем поступает в колонну. Пробы для анализа отбираются

1<П

температуре кипения моносилана, затем они поступают в разделяющую часть колонны, заполненную насадкой, изготовленной из нихромовой (или никельмолибденовой) проволоки. Элемент насадки - трехгранная призма, длина ребра которой 4 мм. При увеличении количества паров в колонне возрастает перепад давления. Когда значение перепада устанавливается выше заданного, клапан перекрывается и уменьшается орошение, что в конечном счете приводит к уменьшению перепада давления в колонне.

Дефлегматор ректификационной колонны выполнен в внде криоста-та, состоящего из медного стержня, верхняя часть которого входит в дьюар с жидким азотом, а нижняя в накопительный куб.

На нижнюю часть стержня напрессованы медные диски с развитой поверхностью для улучшения процесса конденсации (конденсирующие элементы). На верхнюю часть стержня напрессован такой же диск для использования холода испаренного азота, проходящего через щели в медном диске. В дальнейшем испаренный азот подают в стандартный конденсатор из нержавеющей стали Х18Н10Т.

Ректификационная колонна низкотемпературной ректификации моносилана для очистки от нижекипящих примесей (рис. 92) состоит из дефлегматора и теплового моста, охлаждаемого жидким азотом. Теплопередача от жидкого азота к дефлегматору осуществляется через тепловой мост. Испаренный азот подается в межтрубное пространство кожухотрубного конденсатора, выполненного из .нержавеющей стали, а затем остаточный холод газообразного азота используется для охлаждения куба с жидким моносиланом. Та часть паров моносилана; которая не успела сконденсироваться в дефлегматоре, поступает в трубное пространство кожухотрубного конденсатора. Часть же паров моносилана в виде фракции, содержащей нижекипящие примеси (нижекипящий компонент - НКК), отбирается с верхней части конденсатиора в виде паров. Другая часть, содержащая выщекипящие примеси (ВКК), отбирается из испарителя.

Газообразный моносилан подается на очистку в куб через барботаж-ное устройство подслой жидкого моносилана, а затем попадает в ректификационную секцию колонны. Для обеспечения оптимальных условий массообмена в секции дополнительно часть паров поступает из испарителя.

Оптимальный перепад давлений в колонне поддерживается регулированием расхода жидкого моносилана, поступающего из куба в испаритель через регулирующий клапан. Испарение жидкого моносилана, попавшего в испаритель, осуществляется за счет подогрева с помощью электронагревателя. После очистки моносилан направляют на получение поликристаллического кремния термическим разложением.

Содержание примесей в очищенном моносилане ниже предела

Анализ содержания микропримесей в три- и тетрахлорсилане, кварце и кремнии основан на использовании химико-спектрального метода определения примесей [127].

Сущность метода заключается в том, что кремний обычно с содержанием микропримесей Ю-4-Ю-5 % и кварц переводят в раствор, используя в первом случае плавиковую и азотную кислоту, во втором -плавиковую. Хлорсиланы подвергают гидролизу, а полученный гидрооксид кремния растворяют в плавиковой кислоте. Затем кремний отгоняют в виде тетрафторида, а остаток с примесями смешивают с графитовым порошком, на котором их концентрируют.

210

Полученный концентрат анализируют эмиссионным спектральным методом, сжигая пробу в электрической дуге постоянного тока. Этим методом определяют примеси в хлорсиланах с содержанием 10~в- Ю-6 % (по массе). Чувствительност